研究課題
量子サイズナノ結晶シリコンにおいて生じる可視発光、弾道電子放出、超音波放出について、特性向上とデバイス化の基礎検討を行った。研究項目毎の主な成果を以下に示す。(1) 発光特性 : 導入した高圧水蒸気アニール(HWA)の条件制御により、PL発光波長を赤色だけでなく青色帯にまで制御した。それぞれの発光特性を温度依存性、励起強度依存性、励起光の偏光メモリ性などの点からくわしく解析し、発光起源の違いを明らかにした。また、表面修飾処理により多層膜DBRミラー装荷光共振器の長期安定性を飛躍的に改善した。さらにナノシリコンダイオードの光導電特性を測定し、バンドギャップワイドニングによる可視域感度を確認した。(2) 弾道電子放出 : 真空中応用では、並列EB露光への適用を試み、約30nm幅のパターン形成を実現した。また、エミッタを微細アレイ化した素子で超高感度撮像への応用可能性を確認した。また気体中ではXe分子の直接励起・緩和により、電離放電なしで真空紫外光が可能であることを示した。さらに溶液中では、純水、酸性、アルカリ性、生理食塩水に対象を広げ、溶液の種類によらず、電子放出時には素子表面で水素のみが発生し、pHや水素溶存量の制御への利用可能性を明らかにした(3) 音響機能 : ディジタル駆動方式を導入し、スピーカーとしての広帯域化と高効率化が同時に達成できることを実証した。また同一素子から音と光を放出する機能集積の動作を確認した。さらに、アレイ化素子の位相制御駆動によって、音波の指向性・集束性を変化できることを示した。
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